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光学测量设备实时多目标编批的研究

作　者: 王明佳
导　师: 王延杰
学　校: 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）
专　业: 光学工程
关键词: 双正交3.1ψ小波多参量数据关联广义霍夫变换去噪的轨迹预测
分类号: TP274.5
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

本文以靶场实验中多目标测量为研究对象,以对目标编号维持为出发点,重点解决在目标发生交叉分离后,继续保持对目标编号维持不变问题。首先,针对测量目标信噪比较低的特点,传统的目标提取算法无法将目标提取出来,双正交小波具有紧支撑性和对称性,可以达到最佳的滤波效果。本文比较了双正交3.1ψ小波、haar小波以及sobel算子对弱目标提取的能力,实验表明3.1ψ小波对目标提取能力最强,并且受噪声影响小。接着,在目标编号维持过程中,为了克服概率数据关联方法对多目标处理的片面性,以及联合概率数据关联方法过于繁杂的弊端,本文提出一种适用于实际应用的多参量数据关联算法。它采用空间位置关联度,亮度近似度,形状近似度多方面因素,综合计算不同目标与确认波门内各个观测值之间的后验概率密度,不同观测值对该目标的更新量赋予不同权值。当目标数量增多时,该方法与联合概率数据关联方法相比,对目标编号维持可靠性方面比较接近,计算量大幅减少。最后,本文对多目标交叉问题进行深入探讨,提出一种去噪的轨迹外推方法。该方法采用一种广义霍夫变换剔除目标二次曲线方程中的噪声点,通过分析参数空间模糊截集内的有效点,从而反推直角坐标系下的有效位置点,利用这些有效点采用最小二乘曲线拟合获得目标的预测位置。实验表明,本文提出的轨迹预测方法具有较强的抗噪性,当噪声量增强时,去噪的轨迹外推法求得的预测值与目标观测值之间的偏差比利用最小二乘曲线拟合方法求得的偏差明显小很多,当目标分离时,去噪的轨迹外推方法比最小二乘曲线拟合方法成功匹配率高。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-11
1. 绪论  11-22
  1.1 引言  11
  1.2 多目标测量的意义  11-12
  1.3 多目标测量技术研究与发展状况  12-13
  1.4 多目标跟踪的几个基本要素  13-20
  1.5 本文研究主要内容  20-22
2. 在多目标测量中解决目标与背景分离  22-39
  2.1 弱目标提取问题研究  22-33
    2.1.1 双正交小波的基本概念  23-27
    2.1.2 双正交小波提取弱目标过程  27-29
    2.1.3 弱目标提取实验  29-33
  2.2 对图像上的连通区进行分割  33-37
    2.2.1 本文提出的目标分割标识方法  34-36
    2.2.2 实验结果与分析  36-37
  2.3 本章小结  37-39
3. 目标编号的建立与编号的维持  39-70
  3.1 目标航迹的建立与目标航迹消亡  39-40
  3.2 对单个目标状态更新的方法  40-46
    3.2.1 贝叶斯估计  41-44
    3.2.2 卡尔曼滤波器  44-46
  3.3 利用数据关联对多个目标状态更新  46-55
    3.3.1 概率数据关联算法(PDAF)  47-52
    3.3.2 联合概率数据关联算法(JPDA)  52-55
  3.4 提出多参量数据关联算法  55-64
  3.5 实验分析比较  64-69
    3.5.1 计算量比较分析  65
    3.5.2 跟踪精度分析  65-69
  3.6 本章小结  69-70
4. 用轨迹外推方法解决目标交叉运动问题  70-100
  4.1 轨迹外推的理论依据  70-72
  4.2 最小二乘曲线拟合  72-74
  4.3 霍夫变换进行轨迹预测  74-80
    4.3.1 霍夫变换原理  75-77
    4.3.2 利用广义霍夫变换拟合二次曲线运动方程  77-80
  4.4 提出去噪的轨迹外推方法  80-90
    4.4.1 利用霍夫变换剔除目标轨迹噪声点  80-85
    4.4.2 对有效数据点进行最小二乘曲线拟合  85-88
    4.4.3 分离时刻利用多参量进行匹配  88-90
  4.5 最小二乘曲线拟合与本文提出的去噪的预测方法进行比较  90-99
  4.6 本章小结  99-100
5. 如何判别目标相交分离  100-106
  5.1 如何判断独立状态的目标发生相交  100-101
  5.2 复杂情况时的判别方法  101-105
  5.3 本章小结  105-106
6. 结束语  106-108
7. 参考文献  108-114
8. 攻读博士学位期间发表论文情况及主要研究工作  114-115
9. 作者简历  115-116
10. 致谢  116-118

光学测量设备实时多目标编批的研究

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